Спосіб неінвазивного визначення тривалості серцевого циклу у ненаркотизованих щурів

Спосіб неінвазивного визначення тривалості серцевого циклу у ненаркотизованих щурів за часовим інтервалом між двома сусідніми пульсохвилями периферійного пульсу, який відрізняється тим, що тривалість серцевого циклу вимірюють між першими похідними двох сусідніх пульсохвиль периферійного пульсу та коригують шляхом віднімання поправки р 1, для обчислення якої визначають тривалість систолічної частини серцевого циклу, вимірюють пікові значення першої похідної сусідніх коливань пульсового сигналу, розмір опорної напруги компаратора, і отримані значення вводять у таку формулу: A - A1 p1 = t sU0 , AA1 UA (21) a200702659 (22) 13.03.2007 (24) 25.09.2007 (46) 25.09.2007, Бюл. №15, 2007р. (72) Гжегоцький Мечислав Романович, Сторчун Євген Володимирович, Паніна Любов Володимирівна, Терлецька Оксана Іванівна, Ковальчук Світлана Миколаївна, Кміть Роман Володимирович (73) ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ДАНИЛА ГАЛИЦЬКОГО (56) Баевский Р.М., Клецкин М.Н., Кирилов О.И. / Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе - М.: Наука, 1984. - 221с. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В. и др. / Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиологических систем: Методические рекомендации // Уральский кардиологический журнал. - 2002. - №1. Довгалевский П.Я. и др. / Временная негомогенность реполяризации миокарда желудочков у практически здоровых людей: нормативные значения длительности и дисперсии интервала QT и его производных // Вестник аритмологии. - 2006. №44. - С.30-34 C2 2 (19) 1 3 Відомий спосіб реєстрації пульсу у ненаркотизованих щурів за допомогою приладу ML125/R NIBP System for rats торгової марки ADInstruments Pty Ltd., у якому вплив зазначених завад зменшується шляхом використання смугових фільтрів [2]. Однак, щільність розташування спектрів пульсового сигналу та дихальної завади щурів, які становлять, відповідно, (5,8-8,3)Гц та (1,2-2)Гц [1] не дозволяють у такий спосіб виключити вплив дихальної завади на отримувані результати, що призводить до похибки визначення періоду серцевого скорочення щурів та зменшує діагностичну цінність результатів аналізу варіабельності їх серцевого ритму і, тим самим, ефективність досліджень в експериментальній медицині. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб визначення тривалості серцевого циклу за периферійним пульсом [3]. Поставлене завдання названого патенту досягається тим, зокрема, що тривалість серцевого циклу визначають за часовим інтервалом між двома сусідніми пульсохвилями периферійного пульсу. Цьому передує формування імпульсів низької напруги, які представляють фрагменти сигналів периферійного пульсу, що перевищують деякий рівень обмеження. Основним недоліком відомого способу визначення тривалості серцевого циклу за периферійним пульсом є наявність похибки, викликаної дією дихальної завади. Утворення даної похибки пов'язане зі зміною пікових значень периферійного пульсового сигналу під впливом дихальної завади та незмінністю рівня опорної напруги компаратора впродовж обстеження. Наявність похибки визначення тривалості серцевого циклу зумовлює неточність при аналізі варіабельності серцевого ритму, зменшуючи достовірність отримуваних результатів та ефективність діагностики. В основу винаходу поставлено завдання створення способу моніторингу тривалості серцевого циклу ненаркотизованих тварин, перш за все, щурів, який буде забезпечувати підвищення точності визначення названої тривалості і, тим самим, достовірність результатів аналізу варіабельності серцевого ритму та ефективність діагностики в експериментальній медицині. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі неінвазивного визначення тривалості серцевого циклу у ненаркотизованих щурів за часовим інтервалом між двома сусідніми пульсохвилями периферійного пульсу, згідно з винаходом, тривалість серцевого циклу вимірюють між першими похідними двох сусідніх пульсохвиль периферійного пульсу та коригують шляхом віднімання поправки рі, для обчислення якої визначають тривалість систолічної частини серцевого циклу, вимірюють пікові значення першої похідної сусідніх коливань пульсового сигналу, розмір опорної напруги компаратора і отримані значення вводять у таку формулу: A - A1 p1 = t sU0 , AA1 де ts - тривалість висхідної частини першої похідної пульсохвилі периферійного пульсу, с, 80520 4 U0 - розмір опорної напруги компаратора, В, А та А1 - пікові значення першої похідної сусідніх коливань пульсового сигналу, В. Вимірювання часового інтервалу між першими похідними сусідніх пульсохвиль периферійного пульсу та його коригування за допомогою поправки р1 збільшує точність визначення тривалості серцевого циклу ненаркотизованих щурів і підвищує достовірність аналізу варіабельності їх серцевого ритму та ефективність діагностики в експериментальній медицині. Запропонований спосіб ілюструється рисунками: на Фіг.1 зображено пульсограму периферійного пульсу, записану фотоплетизмографічним методом (за аналогом); на Фіг.2 - визначення тривалості серцевого циклу (за прототипом), де р похибка вимірювання тривалості серцевого циклу за периферійним пульсовим сигналом, U(t)- імпульси низького рівня, Т - тривалість серцевого циклу (позначки 1-2), t - час; на Фіг.3 - визначення поправки р1, де ts - тривалість висхідної частини першої похідної пульсохвилі периферійного пульсу, U0 - розмір опорної напруги компаратора, А та А1 - пікові значення першої похідної сусідніх коливань пульсового сигналу, Р2 - похибка, викликана відносним впливом дихальної завади на коливання пікового значення першої похідної пульсового сигналу. Перша похідна низькочастотних біофізичних сигналів більш стійка до дії дихальної завади порівняно з самим сигналом. Пояснюється це тим, що розмір першої похідної пропорційний частоті. Тому відносна зміна пікових значень першої похідної периферійного пульсового сигналу щурів, внаслідок дії дихальної завади, зменшується порівняно із самим сигналом, приблизно у 3 рази (орієнтуючись на середні значення частоти зазначених сигналів). Таким чином, відносний вплив дихальної завади на коливання пікового значення першої похідної пульсового сигналу стає меншим приблизно у 3 рази, що приводить до зменшення похибки вимірювання тривалості серцевого циклу щурів за периферійним пульсом. Спосіб виконують таким чином. Щурів іммобілізують в універсальній камері з плексигласу. Для експериментального неінвазивного визначення тривалості серцевого циклу у ненаркотизованих тварин використовують фотоплетизмографічний перетворювач, що кріпиться біля основи хвоста тварини і в якому фотодіод та джерело світла знаходяться в одній площині. Фотоплетизмографічний перетворювач приєднують до швидкодіючого реєструючого приладу і проводять запис пульсограми. Ефективність запропонованого способу визначення тривалості серцевого циклу у лабораторних тварин, зокрема щурів, була перевірена експериментально. Для досліджень використовували нелінійних щурів-самців масою 180-220г. Представлені на Фіг.1 результати отримані після попередньої обробки пульсового сигналу методами фільтрації (швидкість протяжки діаграмної стрічки швидкодіючого реєструючого приладу становила 25мм/с; частота серцебиття щура дорівнювала 360 1/хв, а дихання - 75 1/хв). У да 5 80520 ному випадку запис пульсограми проведено за виключенням завад промислової частоти та придушенням дихальної завади. Дихальні, рухові, промислової частоти завади значно відрізняються за амплітудою коливань від характерних фотоплетизмографічних осциляцій, наведених на Фіг.1. На Фіг.2 показана послідовність імпульсів низького рівня, де р -похибка, викликана дією дихальної завади (позначки 2-3), U(t) - імпульси низького рівня, Т - тривалість серцевого циклу (позначки 1-2), t - час. За результатами досліджень було встановлено, що похибка р вимірювання тривалості серцевого циклу за периферійним пульсовим сигналом може досягати 9%, залежно від рівня опорної напруги компаратора, що вимагає вимірювання зазначеної тривалості за першою похідною названого сигналу і її коригування шляхом введення поправки р1 (Фіг.3). Однак, зазначений вплив, хоча і зменшений, залишається, утворюючи похибку р2 вимірювання тривалості серцевого циклу щурів за периферійним пульсом. Наявність по Комп’ютерна верстка В. Клюкін 6 хибки р2 вимагає коригування зазначеної тривалості шляхом віднімання поправки р 1, яка наведена вище і приблизно дорівнює р2. Таким чином, при застосуванні даного способу забезпечується підвищення точності неінвазивного визначення тривалості серцевого циклу у ненаркотизованих щурів за периферійним пульсом для ефективнішої діагностики функціонального стану серцево-судинної системи тварин при використанні методу аналізу варіабельності серцевого ритму у експериментальній медицині. Джерела інформації: 1. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте /И.П.Западнюк, В.И.Западнюк, Е.А.Захария, Б.В.Западнкж. - Киев: Вища школа, 1983. - 383с. 2. ML125/R NIBP System for rats. Trademarks of ADInstruments Pty Ltd. /www.ADInstruments.com. 3. Патент України №72671, МПК A61B5/02, A61B5/0402, A61B5/0456, A61B10/00; Опубл. 15.03.05, Бюл. №3, 2005р. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601